Seasonal response of biomass growth and allocation of a boreal bioenergy crop (Phalaris arundinacea L.) to climate change
Chao Z. (2013). Seasonal response of biomass growth and allocation of a boreal bioenergy crop (Phalaris arundinacea L.) to climate change. https://doi.org/10.14214/df.162
Tiivistelmä
Ilmastonmuutoksen vaikutus ruokohelven (Phalaris arundinacea L.) kasvun ajoittumiseen ja kasvun suuruuteen boreaalisissa olosuhteissa Ruokohelpeä (Phalaris arundinacea L.) on viime vuosina viljelty energiabiomassaksi turvetuotannosta vapautuneilla soilla. Tutkimuksessa analysointiin, miten ilmastonmuutos ja veden saatavuus tällaisissa olosuhteissa vaikuttavat ruokohelven kasvusykliin sekä kokonaiskasvuun ja sen jakautumiseen kasvin eri osiin. Kasvihuoneessa tehdyssä faktorikokeessa ruokohelpeä kasvatettiin kohotetussa lämpötilassa (+3,5 °C korkeampi kuin kontrolliolosuhteissa) sekä kohotetussa hiilidioksidipitoisuudessa (700 ppm). Myös veden saatavuus vaihteli siten, että pohjaveden pinta osassa käsittelyitä oli 40 cm ja 20 cm syvyydessä sekä osassa maanpinnan tasalla.
Kaikki käsittelyt toistettiin neljä kertaa vuosina 2009 ja 2010. Lämpötilan kohottaminen aikaisti kasvun alkua sekä lisäsi kasvua nopeuttamalla fotosynteesiä ja lisäämällä lehtipinta-alan kasvua alkukesällä. Samalla kasvusykli nopeutui siten, että kasvu päättyi aikaisemmin kuin muissa käsittelyissä. Kasvujakson lyhentymisen vuoksi koko kasvukauden sato jäi pienemmksi kuin kohotetussa hiilidioksidipitoisuudessa tai olosuhteissa, jossa hiilidioksipitoisuuttta ja lämpötilaa kohotettiin samanaikaisesti. Lämpötilan kohottaminen nopeutti kasvua erityisesti silloin, kun pohjaveden pinta oli alhaalla. Hiilidioksidipitoisuuden kohottaminen vähensi kuitenkin alhaisen pohjaveden vaikutusta. Vastaavasti korkea pohjavesi yhdessä kohotetun hiilidioksipitoisuuden kanssa lisäsi kokonaiskasvua. Tällaisissa olosuhteissa kasvukausi pidentyi ja lehtipinta-ala kasvoi suuriksi. Myös fotysynteesinopeus oli pitempään suurempi kuin muissa käsittelyissä. Kaiken kaikkiaan pohjaveden syvyys vaikutti ruokohelven kehitykseen ja kasvuun enemmän kuin kohotettu lämpötila ja hiilidioksidipitoisuus yksin tai yhdessä. Ruokohelpiviljelmän iällä ei ollut vaikutusta vuotuisen kasvun etenemiseen tai kasvun kokonaismäärään.
Ruokohelven lehtien kasvu oli alkukesästä suurempi kuin juurten, kun taas varsi kasvoi nopeimmin kasvukauden keskivaiheilla. Juurten kasvu oli puolestaan suurimmillaan kasvukauden loppupuolella. Hiilidioksidipitoisuuden kohottaminen lisäsi juurten kasvua suhteellisesti enemmän kuin lehtien ja varren kasvua pohjaveden syvyydestä riippumatta. Korkean pohjavesipinnan vallitessa juurten kasvu jäi suhteellisesti pienemmäksi kuin lehtien ja varren kasvu. Pohjavesipinnan syvyys vaikutti biomassan jakautumiseen kasvin eri osiin enemmän kuin kohotettu lämpötila ja hiilidioksidi yksin tai yhdessä. Ruokohelven viljelyssä pohjaveden syvyyden säätely näytti olevan ratkaisevassa asemassa pyrittäessä lisäämään ruokohelven kasvua.
Avainsanat
Hiilidioksidi;
lämpötila;
veden saanti;
viljelmän ikä;
biomassan kasvu;
biomasssan allokointi;
ruokohelpi
-
Chao,
University of Eastern Finland, School of Forest Sciences
Sähköposti
Chao.zhang@uef.fi
Julkaistu 12.6.2013
Katselukerrat 4580
Saatavilla https://doi.org/10.14214/df.162 | Lataa PDF
Osajulkaisut
Ge, Z.M., Zhou, X., Kellomäki, S., Zhang, C., Peltola, H. & Wang, K.Y. 2012. Acclimation of photosynthesis in a boreal grass (Phalaris arundinacea L.) under different temperature, CO2, and soil water regimes. Photosynthetic 50(1): 141-151.
https://doi.org/10.1007/s11099-012-0014-x
Zhang, C., Kellomäki, S., Wang, K.Y., Gong, J.N., Qiao, Y.Z. & Zhou, X. 2013. Seasonal biomass allocation in a boreal bioenergy crop (Phalaris arundinacea L.) under elevated temperature and CO2 with varying groundwater levels- a model approach. Manuscript.
Zhang, C., Ge, Z.M., Kellomäki, S., Wang, K.Y., Gong, J.N. & Zhou, X. 2013. Effects of elevated CO2 and temperature on biomass growth and allocation in a boreal bioenergy crop (Phalaris arundinacea L.) from young and old cultivations. BioEnergy Research 6(2): 651-662.
https://doi.org/10.1007/s12155-012-9283-2
Zhang, C., Kellomäki, S., Gong, J.N., Wang, K.Y., Ge, Z.M., Zhou, X. & Strandman, H. 2013. Impacts of elevated temperature and CO2 with varying groundwater levels on seasonality of height and biomass growth of a boreal bioenergy crop (Phalaris arundinacea) - a modeling study. Botany 91(4): 260-272.
